fiche 1.7. HAA

fiche 1.7. Heterocyclische aromatische amines (HAA)_____________
Versie 22/03/2010
HETEROCYCLISCHE AROMATISCHE AMINES (HAA)
Met uitzondering van 3 structuren, bevatten de HAA allemaal een imidazolring met een exocyclische
aminogroep en een N-methylgroep.
Er zijn 2 belangrijke klassen:
(i) de aminocarbolines, onderverdeeld in α-, β- en γ-carbolines, en dipyridoimidazool (een δazacarboline), met o.m. AαC (2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indole) en MeAαC (2-Amino-3-methyl-9Hpyrido[2,3-b]indol), harman (1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indol) en norharman (9H-pyrido[3,4-b] indol),
Trp-P-1 (3-amino-1,4-dimethyl-5H-pyrido[4,3-b]indol) en Trp-P-2 (3-amino-1-methyl-5H-pyrido[4,3b]indol), Glu-P-1 (2-amino-6-methyldipyrido[1,2-a:3',2'-d]imidazol) en Glu-P-2 (2-aminodipyrido(1,2-a3',2'-d)imidazol),
(ii) de amino-imidazo-azaarenen (AIAs), met o.m. 4,8-DiMeIQx (2-amino-3,4,8-trimethylimidazo[4,5f]quinoxaline), 7,8-DiMelQx (2-amino-3,7,8-trimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline), IQ (2-amino-3methylimidazo[4,5-f]quinoline), MeIQ (2-amino-3,4-methylimidazo[4,5-f]quinoline), MeIQx (2-amino3,8-dimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline), PhIP (2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine)
Figuur 1.7.1. Structurele formule van enkele HAAs
Voorkomen & Vorming
HAAs worden als nevenproduct van de Maillard reactie op ppb niveau gevormd tijdens het verhitten van
vlees en vis (spierweefsel). Het spierweefsel bevat creatine en creatinine, die tijdens het verhitten kunnen
reageren met vrije aminozuren en suikers tot een reeks van HAAs. Andere proteïnebronnen (melk, eieren,
tofu, en orgaanvlees zoals lever) bevatten weinig tot geen HAAs, van nature noch wanneer ze verhit zijn
(NTP, 2009).
Op basis van het vormingsmechanisme worden er 2 belangrijke groepen onderscheiden: de ‘thermische
HAAs’ of aminoimidazol-quinolines (IQ-type) en de ‘pyrolytische HAAs’ of aminoimidazol-pyridines (non-IQtype). M.b.t. de laatste groep levert PhIP de belangrijkste bijdrage aan de totale blootstelling (Jakszyn et al.,
2004). De thermische HAAs worden gevormd door de reactie van vrije aminozuren, creatin(in)e en
hexosen. De precursor ondergaat verdere dehydratie en cyclisatie waarbij pyrool- en pyridinederivaten
gevormd
worden.
De
heterocyclische
pyridinen
en
pyrazines
ondergaan verdere transformatie en reageren met Strecker aldehyden en creatin(in)e waardoor imidazoquinoxalinen gevormd worden, mogelijkerwijs d.m.v. reactie met vrije radicalen. Bij temperaturen van
ongeveer 225 à 250°C, lijken deze verbindingen verder te degraderen en te reageren met andere
verbindingen. De vorming van de non-IQ-type HAAs vindt plaats boven 300°C via pyrolytische reacties
tussen aminozuren en eiwitten. Hierbij worden via radicale reacties veel reactieve fragmenten gevormd. Er
wordt aangenomen dat deze fragmenten condenseren tot nieuwe heterocyclische structuren en dat via
reacties met vrije radicalen pyrolytische mutagene stoffen worden gevormd (Alaejos et al., 2008). HAAs
kunnen ook gevormd worden bij temperaturen beneden 100°C, waarbij een lage wateractiviteit aan het
productoppervlakte en/of de relatieve lange verhittingstijd de vorming favoriseren (Skog et al., 1998).
1/4
fiche 1.7. Heterocyclische aromatische amines (HAA)_____________
Versie 22/03/2010
De hoeveelheid HAAs die gevormd worden, hangt voornamelijk af van de verhittingstemperatuur, de
bereidingsmethode en het vleestype (precursoren, vet). De gehaltes variëren in de meeste
studies van 1 tot 80 ng/g vlees voor PhIP, de meest voorkomende HAA in de voeding. Andere veel
voorkomende HAAs zijn MeIQx en DiMeIQx, waarvoor veelal maximaal een gehalte van respectievelijk 6
ng/g vlees en 1 ng/g vlees vermeld wordt (Rohrmann et al., 2007; Skog et al., 1998). Panresidu’s bevatten
meestal hogere HAA concentraties dan het vlees zelf. Jus op basis van het vleesvocht en braadvet kan
bijgevolg een relatief hoog HAA gehalte bevatten.
Toxiciteit
Een aantal epidemiologische studies hebben een verband aangetoond tussen de frequente consumptie
van goed doorbakken of gegrild vlees dat HAAs bevat, en een verhoogd risico voor colorectale kanker,
prostaat- en borstkanker. Bovendien werden DNA-adducten van HAAs gedetecteerd in menselijke
weefsels, waaruit blijkt dat HAAs genetische schade induceren, zelfs al zijn de concentraties van deze
verbindingen in verhit vlees zeer laag (van een ppb orde) (Alaejos et al., 2008; Turesky, 2007).
De interpretatie van de toxicologische eigenschappen dient met de nodige omzichtigheid te gebeuren.
HAAs veroorzaken mutaties in de meeste testsystemen: bacteriën, zoogdiercellen in cultuur en in vivo
blootgestelde knaagdieren. Het mutagene potentieel van HAAs is afhankelijk van hun chemische structuur
en hun vermogen tot N-oxidatie met vorming van het reactieve “nitrenium” ion. Ofschoon het genotoxische
potentieel van HAAs met een factor 1000 varieert in mutageniteitstesten op bacteriën, wordt een dergelijk
breed scala niet waargenomen in testen met zoogdiercellen, waar de biologische activiteit zwakker is. De
verschillen in biologische, potentiële mogelijkheden van de HAAs geobserveerd in verschillende in vitro
testen zijn te wijten aan verschillen op het niveau van exogene en endogene metabole activatiesystemen,
verschillen in DNA-adduct reparatiecapaciteit, verschillen in “gen-locus” eindpunten voor mutageniciteit, en
verschillen op het niveau van basesequentie en van effecten van naburige basen op de HAA-DNA laesies,
wat allemaal de mutatiefrequentie beïnvloedt (Turesky, 2007).
Er werden soort- en geslachtsgerelateerde verschillen in gevoeligheid aangetoond m.b.t. HAAgeïnduceerde carcinogeniciteit, waarbij ratten tot 20 maal gevoeliger bleken te zijn dan muizen en
mannelijke ratten enigszins gevoeliger bleken te zijn dan de vrouwelijke ratten.
MeIQ dat oraal toegediend wordt, veroorzaakt tumoren in vele weefsels, en dit zowel bij muizen als bij
ratten. Bij muizen induceert MeIQ kliermaagtumoren (beide geslachten) en tumoren van het caecum, de
dikke darm en de lever (wijfjes). Bij ratten veroorzaakt MeIQ tumoren van de dikke darm, de mondholte en
de klier van Zymbal (beide geslachten), melkkliertumoren (wijfjes) en huidtumoren (mannetjes).
Oraal toegediende MeIQx veroorzaakt eveneens tumoren in vele weefsels, zowel bij muizen als ratten. Bij
muizen induceert MeIQx levertumoren (beide geslachten), longtumoren (wijfjes) en lymfomen en leukemie
(mannetjes). Bij ratten induceert MeIQx levertumoren en tumoren van de klier van Zymbal (beide
geslachten), huidtumoren (mannetjes) en tumoren van de clitoris (wijfjes). MeIQX induceert geen tumoren
in cynomolgus apen na toediening via nasogastrische intubatie gedurende 84 maanden.
Oraal toegediend IQ veroorzaakt tumoren in vele weefsels bij muizen, ratten en apen. Bij muizen worden
tumoren geïnduceerd in de kliermaag, lever en longen (beide geslachten). Bij ratten veroorzaakt IQ
tumoren van de dunne darm, de lever, de mondholte en de klier van Zymbal (beide geslachten), tumoren
van de borstklieren en de clitoris (wijfjes) en van de dikke darm en huidtumoren (mannetjes). In cynomolgus
apen induceert IQ levertumoren.
Oraal toegediende PhIP veroorzaakt zowel bij muizen als ratten tumoren in vele weefsels. Bij muizen
induceert PhIP lymfomen (beide geslachten) en tumoren van de dunne darm (mannetjes). Bij ratten
induceert PhIP lymfomen, tumoren van de dunne darm, de dikke darm en de prostaat (mannetjes) en van
de melkklier (wijfjes).
De kankerverwekkende effecten van deze HAAs kunnen worden geremd of versterkt door verschillende
factoren, met inbegrip van interacties tussen HAA mengsels.
Er werd aangetoond dat de DNA-binding van MeIQx 10 keer hoger is in het menselijke darmweefsel dan bij
knaagdieren. Er wordt gesuggereerd dat de mens tot 250 keer meer gevoelig kan zijn voor tumorinductie
door HAA dan ratten. IQ bleek ten minste drie keer meer leverkanker te induceren bij niet-primaat apen dan
bij ratten, en ongeveer 35 keer meer dan bij muizen (Zimmerli et al., 2001). De gegevens m.b.t. DNAadducten geven aan dat de metabole activering van HAAs doeltreffender is bij de mens dan in proefdieren
en dat het risico voor individuen die snelle acetylatoren zijn, groter risico kan zijn dan voor langzame
acetylatoren.
De meer actieve bacteriemutagenen, zoals MeIQx en IQ, blijken minder mutageen potentieel te hebben in
zoogdiercellen dan PhIP dat 50 keer minder mutageen is in bacteriologische systemen (Turesky, 2007;
2/4
fiche 1.7. Heterocyclische aromatische amines (HAA)_____________
Versie 22/03/2010
Knize & Felton, 2008). Studies tonen aan dat IQ, MeIQx, 4,8-DiMeIQx en PhIP verantwoordelijk zouden zijn
voor ongeveer 70% van de totale mutageniciteit van extracten van verhit vlees (Zimmerli et al., 2001).
IARC groep
2A
2B
Tabel 1.7.1. Indeling volgens de IARC.
HAA
IQ (2-amino-3methylimidazo[4'5-f]quinoline)
A-α-C (2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indol),
Glu-P-1 (2-amino-6-methyldipyrido[1,2-a:3',2'-d]imidazol),
Glu-P-2 (2-aminodipyrido[1,2-a:3',2'-d]imidazol),
MeA-α-C (2-amino-3-methyl-9H-pyrido[2,3-b]indol),
MeIQ (2-amino-3,4-dimethylimidazo[4,5-f]quinoline),
MeIQx (2-amino-3,8-dimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline),
PhIP (2-amino-1methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine),
Trp-P-1 (3-amino-1,4-dimethyl-5H-pyrido[4,3-b]indol),
Trp-P-2 (3-amino-1-methyl-5H-pyrido[4,3-b]indol)
Blootstellingsschatting
Tabel 1.7.2. HAA blootstelling (ng/dag per persoon) vermeld in de literatuur
HAAs totaal
PhIP
MeIQx
200-2600
DiMeIQx
100-13800
100-1300
800-8400
40-7000
< 500-4000
1820
160
72
72
16
78,1
16,8
156
21,9
9,5
85
1,7
39
opmerkingen
Gehalte in urine
Gehalte in verhit vlees & vis
Gehalte in verhit vlees & vis
Gehalte in verhit vlees & vis;
HAAs niet gespecificeerd
Gehalte in verhit vlees, vis & vleesjus;
∑(IQ, MeIQ, MeIQx, DiMeIQx, PhIP)
Gehalte in verhit vlees, vis & vleesjus;
∑( MeIQx, DiMeIQx, PhIP)
∑(IQ, MeIQx, DiMeIQx, PhIP, AαC)
Gehalte in verhit vlees, vis & vleesjus;
∑(IQ, MeIQ, MeIQx, DiMeIQx, PhIP)
Ref.
1
1
1
1
1
1
1
1
2
Gehalte in verhit vlees
3
Gehalte in verhit vlees en vleesjus;
4
∑(IQ, MeIQ, MeIQx, DiMeIQx, PhIP)
(1) Augustsson et al. (1997); (2) Cantwell et al. (2004); (3) Rohrmann et al. (2007); (4) Zimmerli et al. (2001)
31
397
Risicokarakterisatie
Er wordt in de literatuur een theoretisch restrisico voor kanker van 10-3-10-4 vermeld (Zimmerli et al., 2001;
Layton et al.,1995; Bogen, 1994). Dergelijk restrisico wordt als niet te verwaarlozen beschouwd, maar dient
wel in perspectief geplaatst te worden.
Tabel 1.7.3. MOE waarden voor PhIP (phenyl imidazopyridine)
T25
(mg/kg
lg/dag)
2,0
BMDL10
(mg/kg
lg/dag)
1,25
Inname
(ng/kg
lg/dag)
4,8 – 7,6
T25
260.000-420.000
BMDL10
170.000-260.000
gemiddelde blootstelling (USA)
2,0
0,74
6 - 20
300.000-100.000
120.000-40.000
Gemiddelde / hoge inname
MOE
Opmerkingen
Ref.
O’Brien et
al. (2006)
Carthew et
al. (2010)
Richtlijnen / Limieten
/
(PhIP wordt wel vermeld in de U.S. Californische ‘Proposition Law 65’ of ‘Safe Drinking Water and Toxic Enforcement
Act’ van 1986, opgesteld om de consument te waarschuwen voor carcinogenen; http://www.oehha.org/prop65.html)
3/4
fiche 1.7. Heterocyclische aromatische amines (HAA)_____________
Versie 22/03/2010
Mitigatie
Efficiënte methodes om het HAA gehalte in levensmiddelen te verlagen, zijn: verhitten < 180 à 200°C, het
vlees tijdens het bakken/braden regelmatig keren, het vlees voorverhitten in een microgolfoven gedurende
minimum 2 min en het vocht verwijderen alvorens het vlees volgens de conventionele methode te
bakken/braden, marinades aanbrengen vóór het grillen (NTP, 2009).
Er werd aangetoond dat wanneer sojabloem, antioxidantia, glucose of lactose toegevoegd wordt aan
gemalen vlees, de mutagene activiteit daalt. Daarnaast bleek de vorming van HAAs verlaagd te worden
door waterbindende componenten zoals zout, sojaproteïnen of zetmeel die het transport van precursoren
naar het oppervlakte van het vlees verhinderen, aan gemalen vlees toe te voegen (Knize & Felton, 2008).
Opmerkingen
/
Referentie
Alaejos M., González V., Afonso A. (2008) Exposure to heterocyclic aromatic amines from the
consumption of cooked red meat and its effect on human cancer risk: A review. Food Additives &
Contaminants: Part A 25(1), 2 – 24.
Augustsson K., Skog K., Jägerstad M. & Steineck G. (1997) Assessment of the human exposure to
heterocyclic amines. Carcinogenesis 18(10), 1931-1935.
Bogen K. (1994) Cancer potencies of heterocyclic amines found in cooked foods.
Food and Chemical Toxicology 32(6), 505-515.
Carthew P., DiNovi M. & Setzer W. (2010) Application of the Margin of Exposure (MOE) approach to
substances in food that are genotoxic and carcinogenic. Example: CAS No: 105650-23-5 PhIP (2-amino1methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine). Food and Chemical Toxicology 48, S98-S105.
Jakszyn P., Agudo A., Ibáñez R., Gracía-Closas R., Pera G., Amiano P. & González C. (2004) development
of a food database of nitrosamines, heterocyclic amines, and polycyclic aromatic hydrocarbons. Journal
of Nutrition 134, 2011-2014
Knize M. & Felton J. (2008) Chapter 19: Heterocyclic amines. In: Comprehensive Analytical Chemistry.
Volume 51. Food Contaminants and Residue Analysis. Pico Y. (Ed.), Wilson and Wilson’s, Elsevier, p.
685-701.
Layton D., Bogen K., Knize M., Hatch F., Johnson V. & Felton J. (1995) Cancer risk of heterocyclic amines
in cooked foods: an analysis and implications for research. Carcinogenesis 16(1), 39-52.
NTP (2009) Report on carcinogens (ROC), Eleventh Edition - Selected heterocyclic amines.
http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/roc/eleventh/profiles/s092vhca.pdf
O’Brien, J., Renwick, A., Constable, A., Dybing, E., Müller, D., Schlatter, J., Slob, W., Tueting, W., van
Benthem, J., Wiliams, G. & Wolfreys, A. (2006) Approaches to the risk assessment of genotoxic
carcinogens in food: a critical appraisal. Food and Chemical Toxicology 44, 1613-1635.
Rohrmann S., Zoller D., Hermann S, Linseisen J. (2007) Intake of heterocyclic aromatic amines from meat
in the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Heidelberg cohort. British
Journal of Nutrition 98, 1112–1115.
Skog K., Johansson M. & Jagerstad M. (1998) Carcinogenic heterocyclic amines in model systems and
cooked foods: A review on formation, occurrence and intake. Food and Chemical Toxicology 36, 879896.
Turesky R. (2007) Formation and biochemistry of carcinogenic heterocyclic aromatic amines in cooked
meats. Toxicology Letters 168, 219–227.
Zimmerli B., Rhyn P., Zoller O. & Schlatter J. (2001) Occurrence of heterocyclioc aromatic amines in the
Swiss diet: analytical method, exposure estimation and risk assessment. Food Additives and
Contaminants 18(6), 533-551.
4/4